Исследователи Гарварда в США впервые описали как химическая связь, напоминающая «крепкое рукопожатие» между двумя белками во внутреннемухо критически важно для слушания и баланса. Они надеются, что обнаружение приведет к новому исследованию в вызванной шумом потере слуха и бесспорный генетическийболезни.
Команда, во главе с преподавателем Медицинской школы Гарварда (HMS) нейробиологии Дэвид Кори, и Рэйчел Годет, преподаватель молекулярной и клеточной биологии вОтделение гуманитарных наук и Науки Гарвардского университета, пишет об исследовании в онлайновой проблеме 7 ноября Природы.Связи наконечникаВнутреннее ухо содержит волосковые клетки, преобразовывающие механические стимулы как главные движения и звуки в невральные сигналы для баланса и слушания.
Команда Гарвардараскрыл особенности критической и уязвимой области волосковых клеток, часть, известная как «связь наконечника». Связи наконечника сделаны из тонких белковых нитей или последовательностей этимфизически соедините «реснички» или волосы на волосковых клетках.Когда главные ходы или звуковые колебания входят в ухо, они заставляют реснички двигаться.
Это создает напряженность в связях наконечника, которыйначинает процесс, в конечном счете посылающий импульсы нерва в мозг.Кори, Gaudet и коллеги успешно картировали 3D строение атома связей наконечника и вычислили силу, которая потребуется, чтобы разделять их.«Связи наконечника абсолютно жизненно важны для волосковых клеток, и волосковые клетки абсолютно жизненно важны для слушания и баланса», объясняет Кори в заявлении.
«У нас теперь есть это новое понимание того, как шум может разорвать связь наконечника и потенциально вызвать проблему со слухом», добавляет он.Крепкое рукопожатие между кадгеринамиСвязи наконечника включают два типа белка, известного как кадгерины, присоединяющиеся в середине, чтобы сделать одну длинную последовательность.Мутации в этих кадгеринах часто ведут, чтобы уравновесить нарушения и врожденную глухоту.
От недавних исследований, смотрящих на эти белки, сделали предложение ученыето, где они соединяют друг с другом, вероятно, будет первой областью, которая разорвет под стрессом.Таким образом, команда решила заняться расследованиями и дала первому автору Маркосу Сотомайору, постдокторскому исследователю в лаборатории Кори, работе по тестированию идеи.Его первый шаг должен был синтезировать, очистить и кристаллизовать большое количество белков, связанных друг с другом.
Команда тогда взяла сильный Рентген высоко заказанных кристаллизованных белков с помощью электронного катализатора 3 000 футов длиной в Argonne NationalЛаборатория.Путем анализа преломления копируют Рентген, сделанный после прохождения через кристалл, вместе с биохимическими данными, Sotomayor смог создать полное3D карта химической структуры соединения между этими двумя белками, с правом детали вниз на положение каждого атома.
Это показало, что белки захватывают друг друга как рукопожатие, где руки захватывают запястья друг друга.Внутренняя поверхность соединения, не замеченная прежде
Команда также обнаружила, что молекулярным рукопожатием не управлял кальций, как другие ученые из предыдущих исследований предположили, но расширенными включенная внутренняя поверхность, никогда замечаемая прежде в соединениях между кадгеринами.Используя суперкомпьютеры и 3D структуру, команда моделировала динамику белков при различных условиях, таких как применение различных сил этомог бы разделить рукопожатие.Их вычисления показывают, что требуется только вдвое меньше силы, чтобы разорвать связь, чем это делает, чтобы развернуть сами белки, который подтверждает, что соединение действительносамая слабая часть связи наконечника.
Они предлагают, чтобы, в то время как связь наконечника достаточно сильна, чтобы иметь нормальный звук, это была первая область волосковой клетки, которая сломается под громкимшумы.В другой части исследования исследователи обнаружили, что определенные мутации белков кадгерина, которые, как известно, произвели глухоту, могут ослабить соединение,таким образом, это выдает даже к более тихим шумам.
Команда теперь надеется обнаруживать больше вещей о структуре связи наконечника, такой как, где белки соединяются с активированными напряженностью ионными каналами в подсказкахиз ресничек.Фонды от Национальных Институтов Здоровья, Национального научного фонда и Говарда Хьюза Медицинский Институт помогли финансировать исследование.